[发明专利]基于纳米微粒光学成像的光阱电场变化量标定装置及方法

权利要求书

1.一种基于纳米微粒光学成像的光阱电场变化量标定装置，其特征在于，该装置包括第一激光器（1）、第二激光器（2）、真空腔（3）、物镜（4）、电场施加单元（6）、电场量控制单元（7）、分束器（8）、滤波单元（9）、凸透镜（10）、成像仪（11）；

在所述第一激光器（1）的光轴上依次设置所述分束器（8）、所述物镜（4）和电场施加单元（6）；所述真空腔（3）包围所述物镜（4）和电场施加单元（6），为所述纳米微粒提供真空环境；所述电场施加单元（6）外接所述电场量控制单元（7），所述电场施加单元（6）能够产生x,y,z三个方向的平行电场；

所述第二激光器（2）与所述第一激光器（1）的光轴垂直，且两个光轴的交点与所述物镜（4）形成的光学势阱的焦点重合；

所述滤波单元（9）、凸透镜（10）、成像仪（11）依次设置在所述分束器（8）的反射光路上，所述滤波单元（9）能够隔离所述第一激光器（1）出射波长并透射所述第二激光器（2）出射波长；

计算单元根据成像仪（11）记录的纳米微粒的散射光分布计算不同电场作用下的纳米微粒质心位置变化，并根据该质心位置变化与电场量变化函数关系完成标定。

2.根据权利要求1所述的基于纳米微粒光学成像的光阱电场变化量标定装置，其特征在于，所述成像仪（11）放置在黑箱（12）中，为所述成像仪（11）抑制杂光。

3.根据权利要求1所述的基于纳米微粒光学成像的光阱电场变化量标定装置，其特征在于，所述分束器（8）为BS分束器或双色片。

4.根据权利要求1所述的基于纳米微粒光学成像的光阱电场变化量标定装置，其特征在于，所述滤波单元（9）为隔离器或滤波片。

5.根据权利要求1所述的基于纳米微粒光学成像的光阱电场变化量标定装置，其特征在于，所述电场施加单元（6）为两对平行电极板。

6.一种基于纳米微粒光学成像的光阱电场变化量标定方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的装置来实现，该方法具体包括如下步骤：

S1：所述第一激光器（1）出射波长为λ₁的捕获激光，透过所述分束器（8）后进入所述真空腔（3），由所述物镜（4）聚焦形成光学势阱，将所述纳米微粒（5）囚禁于所述光学势阱中；保证所述纳米微粒（5）携带电子；所述第二激光器（2）出射波长为λ₂的平顶激光，照射所述光学势阱；

S2：不施加电场，等待微粒冷却后，记录所述成像仪（11）的像面上的散射光分布；

S3：由所述电场量控制单元（7）控制所述电场施加单元（6）为所述纳米微粒（5）施加x方向或y方向的平行电场，分别调节电场量变化，冷却所述纳米微粒（5），记录所述成像仪（11）的像面上的散射光分布；所述x方向为光阱捕获光的偏振方向，所述第一激光器（1）出射光方向为z方向，垂直于x和z的为y方向；

S4：根据点扩散函数反卷积图像处理得到物体原像，再通过高斯图像处理，计算不同电场量作用下的纳米微粒（5）质心位置变化；

S5：根据所述纳米微粒（5）质心位置变化与电场量变化函数关系，得到x方向或y方向的标定系数，完成标定。